Dossiers | 26-01-2012

Le verre, élément protecteur |
Une transparence efficace

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L’apparente fragilité de la matière vitrée dissimule un retardateur d’incendie efficace, esthétique et résistant. Les industriels et les chercheurs s’attachent à optimiser ses qualités, tout en innovant en permanence vers de nouveaux produits.
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Le terminal B de l'aéroport de Düsseldorf équipé de produits verriers Pilkington.
© Pilkington
Parmi les différents éléments comprenant ce que les experts nomment « la protection passive », le verre s’affirme comme une composante majeure de toute politique de construction prenant en compte la sécurité incendie. On ne soulignera jamais assez que la prévention de l’inflammation demeure le moyen principal d’éviter les feux et leur propagation, et que le choix des matériaux est prépondérant dans toute stratégie en la matière.

Cette protection passive rassemble tous les moyens mis en œuvre pour limiter les effets destructeurs des flammes, allant de la résistance des produits au compartimentage des locaux, sur base de matériaux ayant diverses qualités, excluant les autres systèmes hydrauliques ou énergétiques. Cette protection est définitive, une fois mise en place, reste active en permanence et ne demande que très peu de maintenance.

Entre ces portes, ces cloisons, ces murs, ces calfeutrements, les produits verriers tiennent une place majeure, puisque tout bâtiment, ou presque, comporte des fenêtres, des baies, des murs et autres séparations pouvant intégrer des vitres. L’architecture moderne utilise en outre des surfaces vitrées de plus en plus importantes, pour des raisons d’esthétisme, d’éclairage, de confort, ce qui oblige à une observance rigoureuse des règlements et à des études approfondies concernant de nombreux critères. Les verres utilisés devront donc être intègres, faiblement radiants, isolants, afin de protéger au mieux des risques et conséquences des incendies. Les différents types de produits verriers se cataloguent en verres traditionnels, verres de sécurité incendie coupe-feu, verres pare-flamme, et peuvent s’intégrer dans des ossatures en bois, en fer, en PVC, sous formes de fermants, séparations, etc.

Les différents verres


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Pilkington Pyroclear : un produit fiable pour une résistance au feu jusqu’à 60 minutes.
© Pilkington
> Le verre trempé résulte de l’augmentation de sa résistance mécanique par un procédé de précontrainte compressant plusieurs couches. Le verre est d’abord échauffé jusqu’à 600 °C, puis refroidi fortement en surface tandis que son cœur se refroidit quant à lui plus lentement. Le traitement génère des contraintes de compression, qui confèrent une résistance cinq fois supérieure à celle d’une feuille de verre ordinaire. En cas de bris, le produit éclate en milliers de petits morceaux, totalement inoffensifs, le tout augmentant la qualité « protection passive » du vitrage protégeant à la fois les personnes et les biens. Autre avantage, cette résistance mécanique accrue autorise la fixation ponctuelle du verre qui devient ainsi des portes complètes, des grandes vitres de façades, des vitres latérales et arrières pour voitures.
Baptisé « Sécurit » le verre trempé marque ses différences dans les attaques du feu : sa résistance aux chocs thermiques peut atteindre 200 °C – contre 30 °C pour un verre classique – et sa résistance à la flexion 200 N/mm2 contre 40.

> Le verre feuilleté est le fruit de l’assemblage de deux feuilles de verre au moins par un film synthétique antichoc (PVB ou Polyvinylbutyral) d’une épaisseur de 0,38 mm ou de l’un des multiples de cette mesure. Il offre une protection identique à celle du verre trempé, mais ses éclats, en cas de bris, restant collés au film excluent toute lésion et dégâts liés à la dispersion. De plus, le vitrage restant, de facto, en place, sa fonction de séparation demeure intacte, autorisant la poursuite des activités jusqu’à son remplacement. Le nombre de films PVB et l’épaisseur des feuilles renforceront ces qualités principalement pour les risques d’effraction, et l’on parlera alors de verre blindé. Celui-ci résistera aux tirs d’armes à feu, aux effractions et actes de vandalisme, mais aussi, en matière de sécurité/prévention incendies, aux déflagrations d’explosions dont il subira les ondes de choc sans voler en éclats. Dans le bâtiment, on parlera également de verre à couches, produit verrier mélange d’oxydes métalliques modifiant le comportement de la vitre face au soleil, la lumière, l’énergie et autres éléments.

> Le verre armé comporte un réseau métallique noyé dans la feuille à la sortie du four. Il est de moins en moins utilisé à cause de ses faiblesses et ses caractéristiques sécuritaires limitées. Son armature permet cependant le maintien en place de ses éclats, comme le feuilleté, mais avec moins d’efficacité. On retiendra également pour l’anecdote les verres autonettoyants, incorporant sur leur face extérieure une couche spéciale retenant les dépôts organiques éliminés ensuite dès la première pluie.

> Plus spécifiquement destinés à la prévention-protection des incendies, les verres pare-flamme et coupe-feu répondent à des critères précis dans leurs domaines. Ainsi des premiers qui doivent prouver des résistances mécaniques d’étanchéité aux flammes, et d’absence d’émission de gaz inflammables (ces gaz ou fumées étant une des causes majeures de propagation des feux et de leur développement). Les seconds doivent englober les qualités des pare-flamme, des dispositions de stabilité au feu et un critère d’isolation thermique.
Les normes et les lois

Trois normes nationales NF et une norme européenne EN encadrent le verre pare-feu dans une classification basée sur sa composition et son implantation. Trois arrêtés et le code du travail composent l’arsenal primaire législatif d’une matière de construction avec laquelle on ne peut pas faire n’importe quoi. Ces lois de base sont complétées par d’autres arrêtés et prescriptions diverses, rattachés souvent à des procès-verbaux de classement, des obligations d’entretien ou de SAV…

- NF P 78-303. Verre feuilleté pour ouvrage de bâtiment intercalaire PVB : arrêté du 25/6/1980. Bâtiments recevant du public.
- NF P 78-304. Verre trempé pour ouvrages du bâtiment : arrêté du 18/10/1977 modifié. Immeubles de grande hauteur
- NF P 78-305. Verre armé pour ouvrages du bâtiment : arrêté du 31/01/1986 modifié. Bâtiments d’habitation.
- EN 12453. Verres feuilletés, norme communautaire : code du travail.

D’autre part, l’arrêté du 3/8/1999 – normes européennes EN 1363 et 64 –, qui remplace et modifie celui du 21/4/1983, détermine le degré de résistance au feu des éléments de construction. Il précise également les conditions d’essai et de classement de ces derniers.
D’une manière plus générale, la réglementation précise les degrés de protection minima exigibles, en fonction des types de bâtiments concernés et leur activité. Ainsi de la réaction au feu des produits de construction – arrêté du 21/11/2002 et ses modifications ultérieures –, et de la résistance au feu des produits éléments de construction – arrêté du 22/3/2004.

Il faut également noter que les verres en tant que tels ne peuvent, à eux seuls, obtenir un classement pare-flamme ou coupe-feu. Ce classement est, en fait, attribué à l’ensemble vitré complet qui réunit vitrage et menuiserie (fenêtre, porte, cloison…)

Les verres trempés, armés, à faible coefficient de dilatation sont utilisés en pare-flamme pour une durée estimée d’une demi-heure à deux heures. Les verres feuilletés à intercalaire intumescent coupe-feu peuvent tenir deux heures.

Les classements des différents types de verres sont multiples. Concernant les verres antifeu, coupe-flamme ou pare-feu, on les exprime en degrés correspondant à la durée durant laquelle ils peuvent satisfaire aux conditions requises, de 15 à 180 °. Ils entrent également dans la réglementation incendie, qui fixe deux critères de comportement au feu des matériaux et systèmes de construction composant un bâtiment : la réaction au feu et la résistance au feu.

La réaction qualifie la facilité à s’enflammer et donc à alimenter le feu. On la découpe en cinq catégories, de MO (incombustible) à M4 (facilement inflammable). Les vitrages sont en MO lorsqu’ils sont monolithiques clairs ou colorés, ou en M1 et M2 lorsqu’ils sont feuilletés.

La résistance, qui est le regroupement des résistances thermique, mécanique et d’étanchéité, se détaille en trois classes : SF (stabilité au feu), PF (pare-flamme critères 1-2) CF (coupe-feu critères 1-2-3). Ce classement s’assortit de degrés si le matériau a été testé pendant des temps définis allant de ¼ h à 6 h. Pour bénéficier d’un classement, les vitrages et encadrements doivent subir des tests dans des labos agréés tels que le CSTB ou le CTICM.

Marchés et tendances


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Les verres d’aujourd’hui sont non seulement plus résistants que ceux des années soixante-dix, mais aussi plus minces, plus transparents, tout en supportant les dimensions les plus larges.
© Thinkstock
Que représentent les produits verriers dans l’économie du bâtiment ? Répondre à cette question est, selon Philippe Grelle, directeur marketing de Pilkington, un des grands intervenants du secteur, pratiquement impossible en regard de la vastitude du marché. Mais il n’y a aucun doute quant à leur place dans la construction :

« Les modes d’architecture et la nécessité de confort ne font qu’augmenter les besoins, affirme-t-il, mais ce n’est pas chiffrable, bien que l’on constate une demande renforcée depuis quelques années. Les verres sont devenus pour les grands groupes des produits stratégiques, liés à une réglementation abondante, et les antifeu ou pare-flamme sont le sommet de cette pyramide. L’évolution technique a permis également le développement d’un marché vers le particulier, de plus en plus intéressé par l’arrivée de vitres à haute protection, et leurs possibilités en matière de rénovation de l’habitat. »

Quant à son avenir, le verre se veut riche de promesses, pour plusieurs bonnes raisons : esthétisme des constructions, éclairage lumineux des espaces intérieurs, sécurité renforcée, résistance aux feux, le matériau a toutes les qualités. Chez Pilkington, on souligne une tendance vers les produits multiprotection – à la fois contre l’intrusion, les rayons solaires, le bruit, le froid et bien entendu le feu –, tout en rappelant certaines évidences.

« Les normes imposent l’installation de tel ou tel type de verre, précise le dirigeant. Mais une fois mis en place, qui va vérifier, et comment, s’il s’agit bien du produit demandé ? On ne peut pas pénétrer dans le verre lui-même pour savoir s’il y a dans ses espaces internes le gaz idoine, et on doit donc faire confiance à l’installateur et au fabricant. Les tendances évoluent vers des matériaux plus complexes, aptes à plusieurs protections réunies, mais on constate en ce moment un intérêt évident pour le thermique, la protection solaire, et surtout depuis deux ans, l’acoustique. En fait, les clients recherchent des verres qui fassent tout ou presque. »

Sur ces trente dernières années, le matériau a considérablement évolué, notamment en matière de protection incendie : les verres d’aujourd’hui sont non seulement plus résistants que ceux des années soixante-dix, mais aussi plus minces, plus transparents, tout en supportant les dimensions les plus larges. Ils sont devenus des produits de haute technologie, qui évoluent dans un environnement très réglementé et doivent donc répondre à divers critères spécifiques, concernant aussi bien leur composition que leur installation. La législation européenne amplifie ces obligations que ce soit pour les ouvertures – fenêtres, baies, portes – ou pour les séparations – cloisons, portes internes et autres murs. L’architecture moderne et ses audaces avancent de pair avec une protection contre le feu, en accord permanent avec les normes et règlements dont elle provoque d’ailleurs parfois la rédaction ou les avancées.
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Pyroguard Impact 30 de CGII est présenté comme « le plus fin des vitrages résistants au feu ». Seulement 7 mm d’épaisseur, une résistance aux chocs dont les tests ont permis un classement 2B2 (normes CE).
© CGII
Plus mince sera la vitre

Contrairement aux idées reçues, la puissance de protection et la résistance au feu d’un verre ne dépendent pas obligatoirement de son épaisseur. Pour des raisons autant esthétiques que pratiques, plusieurs constructeurs se sont intéressés à la mise au point de vitrages aussi fins
que possible, recélant dans leur minceur apparente une redoutable efficacité.

Ainsi de CGII qui, après de longues recherches en laboratoire, a lancé sur le marché, à l’automne 2010, son
« Pyroguard Impact 30 » présenté comme « le plus fin des vitrages résistants au feu ». Seulement 7 mm d’épaisseur, une résistance aux chocs dont les tests ont permis un classement 2B2 (normes CE). Un autre classement EW30 prouve ses qualités, notamment en matière de contrôle de la chaleur radiante le traversant, et en maintien de son intégrité assurée pour plus de trente minutes.

Constitué de deux feuilles de verre intimement liées par une résine injectée sur l’ensemble de leur surface, ce produit bénéficie d’un processus d’assemblage qui permet l’absence de toutes bulles d’air, et assure une sécurité optimale de résistance aux chocs comme au feu. En prime, il se révèle facile à découper comme à entreposer (sans protection de chant), est compatible avec tous les mastics connus, reste stable aux UV et peut être utilisé à l’intérieur comme en extérieur.

Une recherche permanente


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Vitrage trempé coupe-feu SGG Pyroswiss Glassolutions de Vetrotech pour une protection contre le feu, la fumée et les gaz chauds. Souple et multifonctionnel, il allie esthétique et sécurité.
© Vetrotech
Contrairement à ce que l’on pourrait penser, tout est loin d’avoir été exploré dans ce domaine si particulier, d’apparence pourtant basique. Dans un univers très concurrentiel, les fabricants sont en permanence en quête de trouvailles pouvant leur permettre de s’imposer le temps d’expiration d’un brevet. La sécurité est le fer de lance de cette expansion, que ce soit pour les véhicules – résistance aux tirs d’armes à feu, aux agressions pour vol à l’arraché et autres dérives –, mais aussi pour le bâtiment.
On évoque des verres blindés à « sens unique » avec le côté externe friable et l’interne souple, mais aussi d’étonnants verres futuristes à base d’aluminium transparent, une sorte de « verre métal » léger, de très haute résistance. Ces matériaux existent déjà, mais leur coût quelque peu prohibitif (au moins cinq fois plus chers que des verres très haut de gamme) freine quelque peu leur diffusion. Tous les grands fabricants possèdent leur unité R&D travaillant d’arrache-pied à la naissance de produits innovants.

Ainsi de Vetrotech, filiale de Saint-Gobain spécialisée dans les verres de protection, dont le dirigeant, Jérôme Bastien, dresse l’état des lieux de ce secteur très évolutif :
« Nous nous dirigeons vers un renforcement de la protection des biens et des personnes, analyse-t-il. Que ce soit par la législation ou par les besoins architecturaux, nous relevons des demandes des uns et des autres s’orientant vers des produits techniques, fiables, des solutions additionnelles apportées au verre feu lui-même. Les dimensions, l’acoustique, les performances esthétiques en font partie, ainsi que la multifonctionnalité, la personnalisation des vitrages, bref autant d’éléments qui prouvent que l’évolution n’est pas terminée. Chez Saint-Gobain, nous avons très bien intégré cette tendance et apporté de nombreuses solutions, en nous adaptant aux besoins des clients et du marché. Ajouter à la fonction feu des qualités anti-effraction, de protection solaire, d’acoustique, d’antiballes fait déjà partie de nos compétences et de nos voies exploratoires. L’épaisseur, la dimension, la performance, la durée, la toxicité, l’environnement, le bris sont autant de paramètres intégrés dans nos recherches qui sont permanentes. »

Que seront les vitrages de demain ? Chez Vetrotech, on travaille sur l’apparence et la performance, en tenant compte des paramètres précisés ci-dessus. Pour le dirigeant, le marché potentiel est loin d’être en voie de réduction, dans un monde où la protection revêt une importance accrue, avec une croissance dans les bâtiments des surfaces vitrées, auxquelles on demande de plus en plus de qualités.

Quant à l’importance du verre en tant que matériau protecteur dans la lutte contre les incendies, elle ne pourra que grandir en fonction de ce qui est exposé dans ce dossier. Elément majeur de la construction, acteur premier de la décoration et du confort des bâtiments, il se confirme, par les nouvelles techniques dont il bénéficie comme un des premiers composants du combat contre le feu, sa propagation et ses effets.
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Parking Centre Commercial Les Passages à Boulogne (92) : cloison acier EI (coupe-feu) 180 minutes réalisée avec Pilkington Pyrostop.
© Pilkington
La gamme Pilkington

Avec 28 500 salariés et 4,7 milliards d’euros de CA en 2010, l’enseigne, filiale de NSG Group, fabrique sur les quatre continents, à travers 49 lignes de production.
On notera en antifeu le Pyroclear, classé de E20 à E60, verre trempé à fragmentation conçu pour exercer un rôle de barrière protectrice, transparente, étanche aux gaz chauds, fumées et flammes.
On s’intéressera également au Pyrostop, très prisé par les architectes, classé EI de 60 à 180, remarquable de clarté malgré ses épaisseurs, multifeuilleté à intercalaires intumescents, qui absorbe l’énergie du feu.
Le Pyrodur est, quant à lui, catalogué EW (pare-flamme et rayonnement thermique réduit) et développe d’étonnantes qualités antirayonnement thermique (on touche sans se brûler la face non exposée au feu). Tous ces produits ont été mis au point dans l’unité R&D de la marque qui s’attache au respect des normes (EN 12150 et EN 1279) et affiche plus d’une centaine d’homologations dans plusieurs systèmes de mise en œuvre sur le marché français.

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